JP2006136261A - マルチング材とその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】農業、公園、歩道等の植物が植えられている環境や沙漠等の裸地を被覆するためのマルチング材とその施工方法に関し、一般通念的に良いとされる土壌表層に近い構造を持つ媒体に生物的な要素を保持させる技術と、廃棄物とならないメンテナンスフリーの施工方法を実現する。
【解決手段】鉱物質媒体に少なくとも乳酸菌群、酵母群、光合成細菌群を主とする有用微生物及びその生成物を担持させる方法によってマルチング材を製造し、このマルチング材を当該環境に単層で施工することにより、環境適応性の高い資材となり、環境の健全度を維持することにつながる。マルチング材の生物的な防腐効果により、植物残渣、剪定枝、肥料等の施工後に混入する有機物の腐敗防止にも寄与する。有用微生物を資材及び環境に定着させることで、従来にない機能性を容易に発現することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、農業、公園、歩道等の植物が植えられている環境や沙漠等の裸地を被覆するためのマルチング材とその施工方法に関する。

マルチング材とは元来土壌表面を被覆し、透水性、保水性、保湿性、保温性、防腐性等種々の効果を導き出すための被覆材であり、マルチング材に関する技術については特開２００２−１４２５７６号公報において多数示されている。また、施工方法も多様化しており、層別に異なる資材を敷設する手法が前記公報において示されており、該施工環境に応じた敷設をする方法が求められている。

一方、ガラス発泡資材を土壌改良剤とする技術が特開２００１−３３５３９１号公報により、粒状セラミックス多孔質体によるマルチング施工方法とする技術が特開平５−１２３０６３号公報などで示されており、人工鉱物によるマルチング材も多数開発されている。
特開２００２−１４２５７６号 特開２００１−３３５３９１号 特開平５−１２３０６３号 特願２００３−２９３０６７号

従来技術の土壌改良材やマルチング工法は、景観や理化学的な側面から捉えられた資材が殆どであり、生物的な要素が検討されていないのが実情といえる。そもそも、自然環境にはマルチングの機能が自然に存在している。代表例としては森林土壌といえるが、ここでは人工的な被覆を要さない仕組みを持っている。この仕組みの中では物理的な構造の中で、化学反応が絶えず起こっており、生物が常に息づいている。すなわち、従来のマルチング材をより完全なものとするためには、理化学的な側面だけでなく、生物的な側面を踏まえた技術開発を行い、環境適応性の高い資材とする必要がある。

また、これまで開発されてきたマルチング材の中でも、前記のガラス発泡材やセラミックス多孔質体のようなアルカリ溶出型資材は、土壌のアルカリ化を引き起こす可能性があり、マルチング材としては適していない側面も有している。また、マルチング材施工後の管理が不十分であり、有機資材については腐敗の危険性に曝されており、樹脂製のものや鉱物質のマルチング材はリサイクルできないものもあり、新たな廃棄物となっている現状もある。

すなわち、これまでのマルチング材の技術課題としては、第一義として、一般通念的に良いとされる土壌表層に近い構造を持つ媒体に生物的な要素を保持させる技術を要する。さらに、廃棄物とならないメンテナンスフリーの施工方法が必要となる。

本発明は、生物の作用を機能性として発現し、環境適応性の高いマルチング材を提供することを目的としている。具体的には実施形態の部分において説明するため、ここでは概略について説明する。すなわち、生物の機能性を有しているマルチング材とは生物の棲み処としての構造を有するだけでは機能を十分に果たしていないため、土壌構造の一部を担う媒体を予め有用な微生物により処理する必要がある。

前記を達成する技術として、本発明の出願人は先に鉱物質媒体に微生物を担持させてなる技術を特開２００１−３３５３９１号公報において開示している。しかし、その中ではマルチング材として方法が示されておらず、開発も不十分であった。そこで、前記技術をさらに改良することで、微生物を担持せしめたままで、マルチング材として十分に使用できる資材の開発を行った。

すなわち、請求項１に示す鉱物質媒体に有用微生物群を担持させてなるマルチング材である。本発明で言わんとする鉱物質媒体とは前述したガラス発泡材やセラミックス多孔質材や、ゼオライトやパーライト等の天然鉱物及びその他多孔質材のことを意味する。鉱物は元来土壌を形成するための母材であるため、マルチング材が侵蝕されて土壌と混じりあった場合においても、土壌の汚染につながることはなく、逆に土壌の透水性や保水性等といった媒体が持つ機能性を土壌に直接供給するため、副次的な土壌改良効果も得られる。

中でも本発明を達成するためには、孔隙の大きさが多様な多孔質材が望ましいといえる。この場合、微生物を担持させるには天然鉱物よりも、人工鉱物が適している場合がある。すなわち、大きさの異なる孔隙は異なる大きさの微生物の住み分けを可能とするため、資材中での微生物フローラ形成に貢献することとなる。つまり、天然鉱物は元素組成が単純なものが多く、構造自体も単純である場合があり、単種の微生物に汚染される可能性もある。さらに、人工物のメリットとなるのが焼成の工程を経ているためで、焼成後に速やかに有用微生物を担持せしめることで、当該微生物を占有化しやすいという特徴を有している。

請求項２は、活性化された微生物が鉱物質媒体に担持されてなることを特徴とするマルチング材である。活性化していない微生物は環境適応性が弱く、多孔質材を添加した場合においても理化学的な影響を受け、活性化が阻害され、担持しえないこともある。また、水溶液中から媒体に移動するには時間を要するため、逆に他の微生物に占有される可能性もある。そこで、微生物を予め活性化し、さらには汚染の少ない水中で微生物を担持せしめることが重要となる。より効率的に微生物を担持させるためには、活性化された微生物の添加濃度を上げれば良いが、着色した資材を用いる場合は、多孔質材を希釈液中に浸漬した後に多孔質材の表面に付着していた色素が遊離してくることがあるので、留意する必要がある。

さらに、請求項３に示すように、鉱物質媒体に吸着させる微生物は少なくとも乳酸菌群や酵母群、光合成細菌群を主とする有用微生物群及びその組成物である必要がある。もしくはこれら微生物群の生成物でも良い。このような有用微生物群は通性嫌気性微生物であり、その多くは自然環境中の優占種とはなりえない微生物群である。しかしながら、これら微生物群の活性が高い環境では、総じてその環境に存在する他の有用微生物の活性も高くなる傾向がある。つまり、環境中の有用微生物を活性化させる資材を得るには、マルチング材へ担持させる微生物の種類として、特別な効果を有する微生物を単種で使用するよりも、他の微生物群をバックアップする作用を有する前記に示すような有用微生物を、共存する条件下で担持させた方が総合的に判断すると高い効果を得ることにつながる。

一方、これらの有用微生物群からなる混合培養液中には、多くの抗菌物質が生成されているため、担持させる工程においても微生物汚染を防止する効果が得られる。さらに、前記混合培養液は乳酸や酢酸等の有機酸を多く含むため、液性が酸性であり、水に希釈された場合もｐＨ３．０〜５．０の範囲内にある。すなわち、アルカリ溶出型資材を混合培養液、もしくはその希釈液に漬込むことにより、資材中の塩分が脱塩される。また、混合培養液中に含まれる色素等の有機物が資材中に浸透することで資材表面に膜を形成するため、結果として請求項４に示すミネラルの溶出を抑制したマルチング材を得ることが出来る。

請求項５は前記マルチング材の施工方法に関するものである。施工方法は少なくとも一種類のマルチング材を単層で敷設することとなる。この場合、表面から土壌が見えない程度の厚さを保つことで雑草の発生を抑制することになる。

一方、単にマルチング材を敷設しただけでは環境適応性の高い資材にはなりえない。つまり、有用微生物を担持してなるマルチング材を当該土壌領域に敷設する際にも、環境に速やかに馴化させるためには、施工時に有用微生物を処理する必要がある。それらは請求項６に示す有用微生物群からなる環境適応剤を使用することにより実現する。すなわち、環境中に本発明からなるマルチング材を施工したとしても、土壌には常在微生物が棲息するため、マルチング材が土壌環境に適合しにくい場合もある。そこで、環境を有用微生物群で処理することによって、当該環境への適応を促進させる必要性がある。具体的には、施工後に請求項３に示す有用微生物を所定の濃度に希釈して散水し、微生物をマルチング材と土壌環境との緩衝材として作用させるということである。

さらに、本発明による施工方法により微生物活性が高い土壌環境の構築に貢献するため、当該環境の植物への栄養補給も容易になる。すなわち、従来の方法であれば、マルチング材施工後の植物への栄養補給は液肥等による追肥が主体であったが、本発明によるところ、有機物を表面に直接施用したとしても、マルチング材に生育する微生物や土壌中のワラジムシ等の生物が分解促進に寄与するため、固形有機物の表層施肥も可能であり、土壌の改善効果、強いては植物自体の健康度を改善し、植生の維持に貢献することにつながる。

なお、アルカリ溶出型資材は土中に埋没させると表面の侵蝕が進行してミネラルの溶出を早めるという欠点があり、土中に大量に混入することは一時的なアルカリ障害を引き起こす現況となる。しかし、請求項７に示すように、前記資材を表面付近にマルチング材として敷設する場合は、土壌との接触面が少ないために侵蝕を受けにくく、ミネラルの溶出を抑制するため、当該環境におけるアルカリ障害が発生しないという効果が得られる。

上記のごとく、鉱物質媒体に対して予め有用微生物群を担持させてなるマルチング材は、鉱物資材の機能性としての透水性、保水性、保湿性、保温性、防腐性等と共に、生物的な機能性を併せ持つことで環境適応性の高い資材となり、環境の健全度を維持することにつながる。また、マルチング材の生物的な防腐効果により、植物残渣、剪定枝、肥料等の施工後に混入する有機物の腐敗防止にも寄与する。このように、本発明によるマルチング材及び施工方法は有用微生物を資材及び環境に定着させることで、従来にない機能性を容易に発現することが可能となり、農業振興や環境保全に大いに貢献するものである。

本発明によるマルチング材の製造方法について詳述する。本発明におけるマルチング材とは有用微生物を担持してなることを特徴とする。前記有用微生物とは自然界にも多く存在している。本発明の言わんとする自然界中の有用微生物とは、乳酸菌群、酵母群、光合成細菌群等の周知の有用微生物と拮抗せず、少なくとも共存可能な微生物を指す。このような自然界の有用微生物群を誘導するためには、予め共存しうる微生物を添加する方法が望ましく、本発明では前記微生物の内、乳酸菌群、酵母群、光合成細菌群を複合培養した有用微生物群（ＥＭ）を担持せしめた。EMは農業や環境分野において多目的に活用されており、同微生物の普及タイプの代表例としてはＥＭ・１（株式会社ＥＭ研究所もしくは有限会社サン興産業製）があり、本発明では同商品からなる組成物を使用している。

前記マルチング材の媒体には鉱物系多孔質材を用い、一般に土壌改良材として活用されているゼオライト等を使用することになる。ただし、より具体的な効果を期待するには、一度焼成を行っている資材を選択することが望ましく、具体的にはセラミックス多孔体、もしくは本願出願人が先に提案する特開２００１−３３５３９１号公報に示されるガラス発泡資材のことを指す。このような一度焼成してなる多孔質材は、有害な微生物汚染が無いため、有用な微生物を担持させるのに適している。ただし、焼成してなる多孔質材も、焼成後速やかに有用微生物を担持せしめない場合は、結果として有害微生物に汚染される可能性があることに注意する必要がる。

次に、具体的な微生物の担持方法について示す。図１は前記多孔質材にEMを担持させる工程を示したものであり、大きくは５つの工程を要する。ステップＳ１は担持微生物の調整の工程であり、EM・１が活性化されたEM活性液を準備する。次に、多孔質材を浸漬するための溶液を調整する。この時のEM活性液の希釈濃度は５〜１００％の範囲であり、望ましくは５〜１０％の希釈液が良い。さらに、前記希釈液にはEM・１やEM・２、EM・３（株式会社EM研究所もしくは有限会社サン興産業製）や本発明の出願人による特願２００３−２９３０６７号に示される微生物処理した海水からなる植物活性水の技術を活用して製品化したEMマリンアクア（株式会社EM研究機構の商標）やその他EM資材等を配合することも良く、希釈率もEM活性液程添加する必要は無い。

そして、ステップＳ２に示すように前記の多孔質材をステップＳ１に示すEM資材混合希釈液に浸漬し、ステップＳ３のように、気密条件において嫌気もしくは微好気条件で少なくとも３日間静置する。漬込み完了の目安はｐＨの変動により判断することとなるが、仮に３日目以降もｐＨ値が強アルカリを示し、さらにその後の変動が見られる場合、安定するまでの期間、気密条件を保持したまま静置すれば良い。なお、浸漬時には極力水温等の変化が無い場所で保管することが望ましく、水温が２０度以下に下がるような場所では加温する必要がある。

浸漬後は、浸漬に使用していた容器から取り出し、十分に水切りを行った後、ステップＳ４のように常温陰干し、もしくは乾燥機によって乾燥させる必要がある。しかしながら、常温における乾燥は気温や湿度による影響を受けるため、可能な限り乾燥機を用いる方が良い。乾燥機を用いる場合は４０〜７０℃の範囲で乾燥を行うと良い。また、有用微生物を多孔質材の深部までいきわたらせるためには、乾燥後の水分含量が極めて低いことが重要で、水分量を１．０％以下まで乾燥させることでより高い効果を得ることが出来る。乾燥後、乾燥機を用いた場合はマルチング材が熱を持っていることがあるので、常温まで冷ますことで、ステップＳ５のマルチング材が完成する。

次にマルチング材の施工方法について説明する。マルチング材は雑草が生えない程度の厚さに被覆する必要があり、２〜１０ｃｍ厚となるように当該環境に敷き詰める。この時、雑草が生い茂る環境である場合は除草を必要とするが、雑草が発生していない環境の場合は、特に除草する必要も無い。除草した場合においても、除根する必要は無く、施工後にEM活性液を処理することで自然と枯死することになる。敷設後、雑草発生が気になる程度発生するのであれは、新聞等の古紙を全面に敷き詰めた後に、本発明品となるマルチング材を敷き詰めることで、除草効果は飛躍的に高まることになる。ただし、古紙を敷き詰める場合も、露地であるならば、隣接する環境から再び雑草が進入する可能性が高いため、この方法はハウス等の規模が限られている環境に適している。

一方、敷設されたマルチング材は土壌環境やマルチング材に担持されている微生物と微生物相が異なるため、本発明品を当該環境に馴染ませるために、前記ＥＭ活性液を、１００倍に希釈した水溶液をマルチング敷設後に散布し、マルチング下部の土壌５ｃｍまでが軽く湿る量を散水し、少なくとも３日以上静置する。もし翌日に植物の定植をしたい場合は、同様の処理をＥＭ活性液の濃度を１０倍にした希釈液を散水することで、植え付けが可能となる。

次にマルチング材の施工後の様子について説明する。図２はガラス発泡材を媒体として、EMを担持させてなるマルチング材を農業用ハウスに敷設した様子である。本発明品からなるマルチング材を土壌表層２〜３ｃｍ程度に敷き詰める程度で十分に被覆されており、雑草抑制効果は顕著に認められた。

また、表１はトマト栽培時の地温変動を示したものであるが、本発明品からなるマルチを敷設した環境では、温度変化が少なく、最低地温が最も高いという結果となった。すなわち、本発明品を敷設することにより、地温の変動幅を抑え、根のストレスを回避する結果、地下部の障害を抑制し、強いては地上部を健全に保つことに貢献することになる。

一方、表２のように、マルチング材施工後の環境では、ハウス内湿度が低下する傾向が見られる。これは、土壌からの水分の蒸散を抑制し、結果として図３乃至４に見られるように既施工ハウス内における病害抑制に効果が得られることになる。

本発明品からなる実施例１に示すマルチング材を土壌表層に３ｃｍ厚となるように敷設したハウスにおいてキュウリ栽培を行った。図３は収穫開始１ヵ月後の生育の様子を示したものであるが、無マルチの処理区に対して病害発生を著しく抑制している様子が伺える。また、図４は図３と同時期のキュウリ葉の拡大写真であるが、本発明品施工区のキュウリ葉には図４右のように病害発生が殆ど見られなかった。

本発明品からなる実施例１に示すマルチング材を土壌表層に３ｃｍ厚となるように敷設したハウスにおいてオクラ栽培を行い、無マルチ、藁マルチの処理区を設定して試験を行った。表３は収穫開始時から２週間毎の収量を集計したものであるが、本発明品によるマルチング材を敷設した処理区では収穫初期からの収量が多く、その後も収量が伸び、その効果は試験終了時まで持続した。

さらに、本発明品からなる実施例１に示すマルチング材を敷設してなるハウスにおいて栽培されたトマト、キュウリの収穫物の品質について、同時期に無マルチ、藁マルチを敷設した環境で栽培されたトマト、キュウリから収穫された収穫物と比較したのが表４であるが、当該マルチング材を敷設してなる環境で栽培されたトマトは総ビタミンＣ含量、酸度、糖度において、キュウリは糖度において最も高い値を示し、一番品質が良い結果となった。

本発明からなる実施例１に示すマルチング材施工後の植物の肥料（栄養）供給方法として、栽培後の植物残渣や固形有機物のマルチング表層施用や下層施用を試みた。その結果、前者においては、マルチング材に可溶化した栄養分が資材に吸着されたり、図５のように有機物が分解されずに、表面で乾燥し、繊維質のものが表層に残留し、植物の栄養状態が悪かったため、表層に有機物を多量に施用することで課題を克服出来た。後者においては、栄養が十分に供給されるだけでなく、本資材の通気性の良さも影響して、有機物の分解が促進され、有機物から溶出した有効成分が土と混ざり合うことで、図６に示すように土壌の団粒化が促進される様子が確認された。

本資材は、マルチング材として提供するものであるが、水処理分野における環境浄化資材、土木資材、建築資材等様々な分野における応用が可能であり、産業上の利用分野はマルチング材に限定されるものではない。また、農業分野においても土壌環境への施工のみに限定されるだけでなく、養液栽培におけるパミスサンド、ロックウール等の他培地用マルチング材としての活用も可能である。

本発明によるマルチング材の製造方法のフローチャートである。 本発明によるマルチング材のハウスへの敷設状態を示す写真である。 本発明からなるマルチング材を敷設したハウス内において栽培を行ったキュウリの収穫１ヶ月目の生育の様子を示した写真である。 図３と同時期のキュウリ葉の病害発生状況を確認するために拡大した写真である。 マルチング材敷設後にマルチング材表層に植物残渣を放置し分解の様子を確認した写真である。 マルチング材敷設後にマルチング材の一部を取り除き、ＥＭボカシ肥を施用したことによる土壌物理性改善効果を確認するための対照区との比較写真である。

Claims (7)

1. 鉱物質媒体に有用微生物群を担持させてなることを特徴とするマルチング材。
2. 活性化された微生物が鉱物質媒体に担持されてなることを特徴とする請求項１に記載のマルチング材。
3. 請求項１、２に記載の微生物が少なくとも乳酸菌群、酵母群、光合成細菌群を主とする有用微生物及びその生成物であることを特徴とするマルチング材。
4. 請求項１、２に示す鉱物質媒体からのアルカリ溶出を抑制することを特徴とするマルチング材。
5. 請求項１、２及び３に示されるマルチング材を当該環境に単層で施工することを特徴とするマルチング材の施工方法。
6. 少なくとも乳酸菌群、酵母群、光合成細菌群を主とする有用微生物からなり、請求項１、２及び３に示すマルチング材と当該環境を適応させることを可能とすることを特徴とするマルチング材の環境適応剤。
7. 請求項４に示すマルチング材からのアルカリ溶出を抑制することを特徴とするマルチング材の施工方法。

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